DE102022105336A1 - Method for determining optimized operating settings for drive train components of a commercial vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten eines Nutzfahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Übermittlung (S20) von sich während einer Fahrt entlang einer Fahrstrecke (4) ergebenden Fahrzeugzustandsdaten (5) des Nutzfahrzeugs und Fahrzeugumfelddaten (6) an eine nutzfahrzeugexterne Recheneinheit (7). Das Verfahren umfasst ferner die Verwendung (S40) der übermittelten Fahrzeugzustandsdaten (5) und Fahrzeugumfelddaten (6) durch die Recheneinheit (7) zur Simulation der Fahrt entlang der Fahrstrecke (4) anhand eines hinterlegten Fahrzeugmodells (8), um aktuelle Betriebseinstellungen (1) für Antriebsstrangkomponenten (2) des Nutzfahrzeugs (3) zu bestimmen. Das Verfahren umfasst ferner die Durchführung (S60) weiterer Simulationen der Fahrt entlang der Fahrstrecke (4) durch die Recheneinheit (7) anhand des hinterlegten Fahrzeugmodells (8) basierend auf Variationen der bestimmten aktuellen Betriebseinstellungen (1) sowie die Bestimmung (S80) optimierter Betriebseinstellungen (1) für Antriebsstrangkomponenten (2) des Nutzfahrzeugs (3) basierend auf einer Bewertung der durchgeführten Simulationen und der variierten Betriebseinstellungen (1) hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien. Anschließend erfolgt eine Übermittlung (S100) der optimierten Betriebseinstellungen (1) an das Nutzfahrzeug (3), beispielsweise mittels einer Drahtlos-Datenübertragung (9) und/oder bei einem Werkstattaufenthalt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine zentralisierte Optimierung von Betriebseinstellungen für bereits beim Endkunden im Praxis-Einsatz befindliche Nutzfahrzeuge.The invention relates to a method for determining optimized operating settings for drive train components of a commercial vehicle. The method includes the transmission (S20) of vehicle status data (5) of the commercial vehicle and vehicle environment data (6) resulting during a journey along a route (4) to a computing unit (7) external to the commercial vehicle. The method further comprises the use (S40) of the transmitted vehicle status data (5) and vehicle environment data (6) by the computing unit (7) to simulate the journey along the route (4) using a stored vehicle model (8) in order to obtain current operating settings (1). for drive train components (2) of the commercial vehicle (3). The method further includes carrying out (S60) further simulations of the journey along the route (4) by the computing unit (7) using the stored vehicle model (8) based on variations of the specific current operating settings (1) and determining (S80) optimized operating settings (1) for drive train components (2) of the commercial vehicle (3) based on an evaluation of the simulations carried out and the varied operating settings (1) with regard to definable target criteria. The optimized operating settings (1) are then transmitted (S100) to the commercial vehicle (3), for example by means of wireless data transmission (9) and/or during a visit to the workshop. The method according to the invention enables centralized optimization of operating settings for commercial vehicles that are already in practical use at the end customer.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten eines Nutzfahrzeugs.The invention relates to a method for determining optimized operating settings for drive train components of a commercial vehicle.
Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten eines Nutzfahrzeugs werden im Rahmen des Entwicklungsprozesses eines Nutzfahrzeugs festgelegt. Solche Betriebseinstellungen können beispielsweise Betriebseinstellungen für die Steuerung und/oder Regelung von Powertrain-Systemen und -Komponenten umfassen, wie z. B. entsprechende Betriebseinstellungen für den Verbrennungsmotor, eine Zuschaltung eines E-Motors, die Kühlung, das Getriebe und dessen Schaltapplikation, oder eine Leistungsverteilung zwischen Sattelzugmaschine und Auflieger/Anhänger bei Gespannen etc.Operating settings for powertrain components of a commercial vehicle are determined as part of the development process of a commercial vehicle. Such operating settings can include, for example, operating settings for the control and/or regulation of powertrain systems and components, such as. B. appropriate operating settings for the combustion engine, switching on an electric motor, the cooling, the transmission and its switching application, or power distribution between the tractor unit and the semi-trailer/trailer in combinations, etc.
Aus der Praxis ist bekannt, entsprechende Betriebseinstellungen im Rahmen der Fahrzeugentwicklung unter Zuhilfenahme von Testfahrten zu optimieren. Hierbei werden Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten, die sich während einer Testfahrt entlang einer Fahrstrecke ergeben, erfasst und gesammelt. Die Testfahrt wird nachfolgend von Entwicklungsingenieuren basierend auf den gesammelten Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten anhand eines computerbasierten Fahrzeugmodells des Nutzfahrzeugs im Rahmen einer Simulation nachvollzogen, um die Betriebseinstellungen für die Antriebsstrangkomponenten zu bestimmen und zu optimieren.It is known from practice to optimize corresponding operating settings as part of vehicle development with the help of test drives. Here, vehicle condition data and vehicle environment data that arise during a test drive along a route are recorded and collected. The test drive is subsequently reproduced by development engineers based on the collected vehicle condition data and vehicle environment data using a computer-based vehicle model of the commercial vehicle as part of a simulation in order to determine and optimize the operating settings for the drive train components.
Nachteilig hieran ist, dass die auf diese Weise bestimmten Betriebseinstellungen für die Teststrecke und das Fahrverhalten während der Testfahrt optimal sind, nicht aber notwendigerweise optimal sind für eine spätere tatsächliche Nutzung des Nutfahrzeugs.The disadvantage of this is that the operating settings determined in this way are optimal for the test route and the driving behavior during the test drive, but are not necessarily optimal for later actual use of the slot vehicle.
So ist denkbar, dass ein Anwender das Fahrzeug im Rahmen der tatsächlichen Nutzung für andere Streckenprofile und/oder unter anderen Umweltbedingungen nutzt, als für die ursprüngliche Optimierung zu Grunde gelegt wurden. Ferner ist denkbar, dass sich das Fahrverhalten des späteren Fahrers stark vom Fahrverhalten unterscheidet, das für die ursprüngliche Optimierung, z. B. bei der Testfahrt, zu Grunde gelegt wurde. Zudem ist es möglich, dass unterschiedliche Flottenbetreiber von Nutzfahrzeugflotten unterschiedliche Ziele mit Ihrer Fahrzeugflotte verfolgen und entsprechend unterschiedliche Präferenzen und Anforderungen hinsichtlich der Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten haben. Beispielweise können sich die Präferenzen und Anforderungen je nach Flottenbetreiber hinsichtlich der relativen Gewichtung von Energieeffizienz, durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit, Tolerierung von Komponentenverschleiß und Fahrkomfort unterscheiden, was jeweils zu unterschiedlichen optimierten Betriebseinstellungen führen würde, z. B. zu einer unterschiedlichen Schaltapplikation eines automatisierten Getriebes. Entsprechend führt eine anfängliche Festlegung der Betriebseinstellungen dazu, dass diese nicht für unterschiedliche Anforderungen optimal sein können.It is conceivable that a user actually uses the vehicle for different route profiles and/or under different environmental conditions than those used for the original optimization. Furthermore, it is conceivable that the driving behavior of the later driver differs greatly from the driving behavior that was used for the original optimization, e.g. B. was taken as a basis for the test drive. In addition, it is possible that different fleet operators of commercial vehicle fleets pursue different goals with their vehicle fleet and accordingly have different preferences and requirements with regard to the operating settings for powertrain components. For example, preferences and requirements may differ depending on the fleet operator in terms of the relative weighting of energy efficiency, average driving speed, tolerance of component wear and driving comfort, each of which would result in different optimized operating settings, e.g. B. to a different switching application of an automated transmission. Accordingly, an initial determination of the operating settings means that they cannot be optimal for different requirements.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Technik zur Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten eines Nutzfahrzeugs bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können.It is therefore an object of the invention to provide an improved technique for determining optimized operating settings for drive train components of a commercial vehicle, with which disadvantages of conventional techniques can be avoided.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.This task is solved by the method with the features of
Gemäß einem allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Besonders bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder Omnibus. Mit anderen Worten kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug handeln, das durch seine Bauart und Einrichtung zur Beförderung von Personen, zum Transport von Gütern oder zum Ziehen von Anhängerfahrzeugen ausgelegt ist. Vorzugsweise ist das Fahrzeug hierbei eine Sattelzugmaschine, d. h. ein Fahrzeug zum Ziehen eines Sattelaufliegers bzw. Trailers. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeug um eine Sattelzugmaschine ohne einen angekoppelten Sattelauflieger. Das Kraftfahrzeug kann verbrennungsmotorisch angetrieben sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug elektromotorisch angetrieben sein, z. B. batterieelektrisch oder brennstoffzellen-basiert angetrieben sein.According to a general aspect of the invention, a method for determining optimized operating settings for powertrain components of a motor vehicle is provided. The motor vehicle is particularly preferably a commercial vehicle, for example a truck or bus. In other words, the vehicle can be a vehicle whose design and equipment are designed to transport people, transport goods or tow trailers. The vehicle is preferably a tractor unit, i.e. H. a vehicle for pulling a semi-trailer or trailer. The vehicle is particularly preferably a tractor unit without a coupled semi-trailer. The motor vehicle can be powered by an internal combustion engine. Alternatively or additionally, the motor vehicle can be driven by an electric motor, e.g. B. be battery-electric or fuel cell-based.
Das Verfahren ist vorzugsweise ein computerimplementiertes Verfahren. Die einzelnen Verfahrensschritte können hierbei von unterschiedlichen Recheneinheiten (Computern), die miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, durchgeführt werden. Nachfolgend wird das Verfahren anhand eines hervorgehobenen Ausführungsbeispiels eines Nutzfahrzeugs beschrieben, wobei anstelle des beschriebenen Nutzfahrzeugs das Verfahren auch auf ein Kraftfahrzeug anwendbar ist, zumindest betreffend die nicht-nutzfahrzeugspezifischen Aspekte. The method is preferably a computer-implemented method. The individual process steps can be carried out by different computing units (computers) that are in communication with one another. The method is described below using a highlighted exemplary embodiment of a commercial vehicle, wherein instead of the commercial vehicle described, the method can also be applied to a motor vehicle, at least with regard to the non-commercial vehicle-specific aspects.
Das Verfahren umfasst den Schritt einer Übermittlung von sich während einer Fahrt entlang einer Fahrstrecke ergebenden Fahrzeugzustandsdaten des Nutzfahrzeugs (nachfolgend auch kurz als Fahrzeug bezeichnet) und Fahrzeugumfelddaten an eine nutzfahrzeugexterne Recheneinheit.The method includes the step of transmitting vehicle status that arises while driving along a route Data from the commercial vehicle (hereinafter also referred to as vehicle) and vehicle environment data to a computing unit external to the commercial vehicle.
Die Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten werden vom Nutzfahrzeug während der Fahrt ermittelt und an die nutzfahrzeugexterne Recheneinheit übermittelt, z. B. drahtlos („over-the-air“) übermittelt. Fahrzeugzustandsdaten sind Daten, die den Zustand des Fahrzeugs während dieser Fahrt identifizieren und/oder charakterisieren und können Werte für antriebsstrangspezifische Betriebsparameter umfassen, was nachfolgend noch beschrieben wird. Anhand der Fahrzeugzustandsdaten kann detailliert der Fahrzeugzustand während der Fahrt nachvollzogen werden, während die Fahrzeugumfelddaten angeben, wo und unter welchen Umgebungsbedingungen (Außentemperatur etc.) die Fahrt stattgefunden hat. Die nutzfahrzeugexterne Recheneinheit kann ein Rechner (Zentralrechner) des Nutzfahrzeugherstellers sein.The vehicle status data and vehicle environment data are determined by the commercial vehicle while driving and transmitted to the computing unit external to the commercial vehicle, e.g. B. transmitted wirelessly (“over-the-air”). Vehicle condition data is data that identifies and/or characterizes the condition of the vehicle during this journey and may include values for powertrain-specific operating parameters, which will be described below. The vehicle condition data can be used to understand the vehicle condition in detail during the journey, while the vehicle environment data indicates where and under what environmental conditions (outside temperature, etc.) the journey took place. The computing unit external to the commercial vehicle can be a computer (central computer) of the commercial vehicle manufacturer.
Das Verfahren umfasst ferner den Schritt einer Verwendung der übermittelten Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten durch die Recheneinheit zur Simulation der Fahrt entlang der Fahrstrecke anhand eines hinterlegten Fahrzeugmodells, um aktuelle Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten des Nutzfahrzeugs zu bestimmen und/oder zu bewerten. Anders ausgedrückt können anhand von relevanten Fahrzeugzustandsdaten und Umgebungsdaten (Fahrzeugumfelddaten) die aktuellen Betriebseinstellungen des Nutzfahrzeugs, soweit noch nicht bekannt, mittels einer rechnergestützten Simulation unter Verwendung eines entsprechenden in der Recheneinheit hinterlegten Fahrzeugmodells bestimmt werden. Ferner können die aktuellen Betriebseinstellungen hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien bewertet werden.The method further includes the step of using the transmitted vehicle status data and vehicle environment data by the computing unit to simulate the journey along the route using a stored vehicle model in order to determine and/or evaluate current operating settings for drive train components of the commercial vehicle. In other words, based on relevant vehicle status data and environmental data (vehicle environment data), the current operating settings of the commercial vehicle, if not yet known, can be determined by means of a computer-aided simulation using a corresponding vehicle model stored in the computing unit. Furthermore, the current operating settings can be evaluated with regard to definable target criteria.
Das Verfahren umfasst ferner den Schritt einer Durchführung weiterer Simulationen der Fahrt entlang der Fahrstrecke durch die Recheneinheit anhand des hinterlegten Fahrzeugmodells, basierend auf Variationen der bestimmten aktuellen Betriebseinstellungen. Es folgt der Schritt einer Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten des Nutzfahrzeugs basierend auf einer Bewertung der durchgeführten Simulationen hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien. Die Bewertung der Simulationen umfasst eine Bewertung der variierten Betriebseinstellungen, vorzugsweise auch im Vergleich untereinander und zu den aktuellen Betriebseinstellungen, um auf diese Weise diejenigen Betriebseinstellungen auszuwählen, die im Hinblick auf die Zielkriterien optimal sind. Auch dieser Schritt wird vorzugsweise durch die Recheneinheit durchgeführt. Mit anderen Worten werden ausgehend von den aktuellen Betriebseinstellungen diese verändert, um hiermit weitere Simulationen durchzuführen, die dann bewertet werden können, um auf diese Weise optimale oder zumindest verbesserte Betriebseinstellungen für das Nutzfahrzeug bestimmen zu können.The method further includes the step of carrying out further simulations of the journey along the route by the computing unit using the stored vehicle model, based on variations of the specific current operating settings. This is followed by the step of determining optimized operating settings for drive train components of the commercial vehicle based on an evaluation of the simulations carried out with regard to definable target criteria. The evaluation of the simulations includes an evaluation of the varied operating settings, preferably also in comparison with one another and with the current operating settings, in order to select those operating settings that are optimal with regard to the target criteria. This step is also preferably carried out by the computing unit. In other words, based on the current operating settings, these are changed in order to carry out further simulations, which can then be evaluated in order to be able to determine optimal or at least improved operating settings for the commercial vehicle.
Das Verfahren umfasst ferner den Schritt einer Übermittlung der optimierten Betriebseinstellungen an das Nutzfahrzeug. Die Übermittlung kann beispielsweise mittels einer Drahtlos-Datenübertragung erfolgen. Die Übermittlung kann direkt an das im Betrieb befindliche Nutzfahrzeug oder erst bei einem Werkstattaufenthalt erfolgen. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte werden vorzugsweise für ein bereits im Betrieb befindliches und/oder vom Endkunden betriebenes Nutzfahrzeug durchgeführt.The method further includes the step of transmitting the optimized operating settings to the commercial vehicle. The transmission can take place, for example, by means of wireless data transmission. The transmission can take place directly to the commercial vehicle in operation or only during a visit to the workshop. The method steps according to the invention are preferably carried out for a commercial vehicle that is already in operation and/or operated by the end customer.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine zentralisierte Optimierung von Betriebseinstellungen für bereits beim Endkunden im Praxis-Einsatz befindliche Nutzfahrzeuge. Dies ermöglicht den Einsatz von leistungsstarken Zentralrechnern außerhalb des Nutzfahrzeugs zur Durchführung und Bewertung der Simulationen, vorzugsweise unterstützt durch Methoden des maschinellen Lernens, um die optimierten Betriebseinstellungen zu bestimmen. Hierbei kann vorteilhaft das gebündelte Wissen (Know-How) zum Fahrzeug des Fahrzeugherstellers einfließen. Ferner können vorteilhaft auch Daten von anderen Fahrzeugen in die Analyse und Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen einfließen. Ab Werk vorgenommene Betriebseinstellungen können vorteilhaft nachträglich überprüft und für bereits beim Endkunden im Betrieb befindliche Fahrzeuge basierend auf im Praxiseinsatz gewonnene Fahrzeugzustands- und Fahrzeugumfeldaten optimiert werden.The method according to the invention enables centralized optimization of operating settings for commercial vehicles that are already in practical use at the end customer. This enables the use of powerful central computers outside the commercial vehicle to carry out and evaluate the simulations, preferably supported by machine learning methods, to determine the optimized operating settings. The combined knowledge (know-how) about the vehicle from the vehicle manufacturer can be advantageously incorporated here. Furthermore, data from other vehicles can also advantageously be incorporated into the analysis and determination of optimized operating settings. Operating settings made at the factory can advantageously be checked subsequently and optimized for vehicles already in use by the end customer based on vehicle condition and vehicle environmental data obtained in practical use.
Da die Optimierung der Betriebseinstellungen hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien erfolgt, können die Zielkriterien und damit die Optimierung entsprechend flexibel hinsichtlich der Präferenzen des Endkunden festgelegt (angepasst) werden. Es wird somit eine technische Lösung bereitgestellt, um ein Nutzfahrzeug somit auch im späteren Praxis-Einsatz automatisch, bedarfsgerecht und situationsangepasst bezüglich seiner Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten optimieren zu können.Since the optimization of the operating settings takes place with regard to definable target criteria, the target criteria and thus the optimization can be defined (adjusted) flexibly with regard to the preferences of the end customer. A technical solution is therefore provided in order to be able to optimize a commercial vehicle automatically, in line with needs and adapted to the situation in terms of its operating settings for drive train components, even in later practical use.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Schritt der Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für die Antriebsstrangkomponenten des Nutzfahrzeugs umfassen:
- - eine Auswahl mehrerer Optionen für optimierte Betriebseinstellungen basierend auf unterschiedlichen Variationen der Betriebseinstellungen, wobei die Auswahl vorzugsweise automatisiert durch die Recheneinheit durchgeführt wird;
- - eine Bereitstellung von Informationen betreffend die ausgewählten mehreren Optionen zusammen mit einer Entscheidungsmöglichkeit an einen das Nutzfahrzeug betreibenden Flottenbetreiber zur Auswahl einer vom Flottenbetreiber präferierten Option für optimierte Betriebseinstellungen; und
- - das Empfangen der vom Flottenbetreiber mittels der Entscheidungsmöglichkeit ausgewählten präferierten Option zur Bestimmung der optimierten Betriebseinstellungen.
- - a selection of several options for optimized operating settings based on different variations of the operating settings, the selection preferably being carried out automatically by the computing unit;
- - a provision of information regarding the multiple options selected together with a decision option for a fleet operator operating the commercial vehicle to select an option for optimized operating settings preferred by the fleet operator; and
- - Receiving the preferred option selected by the fleet operator using the decision option to determine the optimized operating settings.
Vorteilhaft wird eine technische Lösung bereitgestellt, mit der ein Flottenbetreiber in die Optimierung der Betriebseinstellung eines oder mehrerer seiner Fahrzeuge eingebunden werden kann. Die vorgenannte Bereitstellung von Informationen zu den mehreren Optionen und das Empfangen der ausgewählten Optionen kann durch ein Kommunikationssystem zur Kommunikation zwischen einem Fahrzeughersteller und dem Flottenbetreiber unterstützt werden und/oder automatisiert erfolgen.A technical solution is advantageously provided with which a fleet operator can be involved in optimizing the operational setting of one or more of his vehicles. The aforementioned provision of information about the multiple options and the receipt of the selected options can be supported and/or automated by a communication system for communication between a vehicle manufacturer and the fleet operator.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Schritte der Ermittlung von Nutzfahrzeugen innerhalb einer Flotte von Nutzfahrzeugen, die eine identische oder zumindest ähnliche Antriebsstrangkonfiguration aufweisen, und die Übermittlung der optimierten Betriebseinstellungen an die ermittelten Nutzfahrzeuge der Flotte. Vorteilhaft können die bestimmten optimierten Betriebseinstellungen auch zur Optimierung der Betriebseinstellungen für weitere, insbesondere für hinsichtlich ihrer Antriebsstrangkonfiguration baugleiche oder ähnliche Nutzfahrzeuge der Flotte genutzt werden, ohne dass für jedes der Fahrzeuge eigene Simulationsketten durchgeführt werden müssen.In a further preferred embodiment, the method further comprises the steps of identifying commercial vehicles within a fleet of commercial vehicles that have an identical or at least similar drive train configuration, and transmitting the optimized operating settings to the identified commercial vehicles in the fleet. The specific optimized operating settings can also advantageously be used to optimize the operating settings for further commercial vehicles in the fleet, in particular for commercial vehicles that are identical or similar in terms of their drive train configuration, without having to carry out separate simulation chains for each of the vehicles.
Vorstehend wurde festgestellt, dass die Bestimmung der optimierten Betriebseinstellungen hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien erfolgt. Die festlegbaren Zielkriterien können zumindest eines der folgenden Zielkriterien umfassen: eine Fahrzeit, einen Energie- und/oder Kraftstoffverbrauch, einen betriebsbedingten Verschleiß mindestens einer Komponente des Antriebsstrangs, einen Fahrkomfort, eine Reichweite und eine Durchschnittsgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs. Hierbei werden die Zielkriterien mittels einer, vorzugsweise festlegbaren, Gewichtung zu mindestens einer multikriteriellen Zielfunktion verknüpft.It was stated above that the determination of the optimized operating settings takes place with regard to definable target criteria. The definable target criteria can include at least one of the following target criteria: a travel time, energy and/or fuel consumption, operational wear of at least one component of the drive train, driving comfort, a range and an average speed of the commercial vehicle. Here, the target criteria are linked to at least one multi-criteria target function using a, preferably definable, weighting.
Derartige Zielkriterien und multikriterielle Zielfunktionen sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei wird die Optimierung der Betriebseinstellungen von Antriebsstrangkomponenten als ein mehrdimensionales Optimierungsproblem verstanden, das durch eine Zielfunktion beschrieben wird, welche nicht nur physikalische Größen wie den Verbrauch, sondern auch andere Anforderungen wie den betriebsbedingten Verschleiß von Komponenten etc. miteinbeziehen kann.Such target criteria and multi-criteria target functions are known from the prior art. Here, the optimization of the operating settings of drive train components is understood as a multi-dimensional optimization problem that is described by a target function, which can include not only physical variables such as consumption, but also other requirements such as operational wear of components, etc.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Festlegung der Zielkriterien und/oder deren Gewichtung oder die Auswahl einer Zielfunktion aus der mindestens einen Zielfunktion durch eine Benutzereingabe und/oder durch Abfrage aus einer Datenbank erfolgen. In einer entsprechenden Datenbank kann eine Kundenpräferenz zur Festlegung der Zielkriterien und/oder deren Gewichtung und/oder zur Auswahl der Zielfunktion gespeichert sein. Die Benutzereingabe kann mittels einer zweckmäßig ausgeführten Webseite, eines Applikationsprogramms oder allgemein eines Kommunikationssystems erfolgen, das die Benutzereingabe erfasst und an die Recheneinheit zur Durchführung der Simulationen übermittelt.According to an advantageous embodiment variant, the determination of the target criteria and/or their weighting or the selection of a target function from the at least one target function can be carried out by a user input and/or by querying from a database. A customer preference for determining the target criteria and/or their weighting and/or for selecting the target function can be stored in a corresponding database. The user input can be made using an appropriately designed website, an application program or, in general, a communication system that records the user input and transmits it to the computing unit for carrying out the simulations.
Diese Ausführungsvariante bietet den Vorzug, dass ein Endkunde, insbesondere ein Flottenbetreiber, die Optimierung der Betriebseinstellungen auf einfache und transparente Weise beeinflussen und die Vorgaben hierfür ändern kann. Beispielsweise ist denkbar, dass ein Flottenbetreiber feststellt, dass es vermehrt zu verschleißbedingten Fahrzeugausfällen bestimmter Antriebsstrangkomponenten kommt. Als Reaktion hierauf könnte der Flottenbetreiber ein entsprechendes Zielkriterium, das einen betriebsbedingten Verschleiß der entsprechenden Komponente des Antriebsstrangs minimiert, stärker gewichten.This embodiment variant offers the advantage that an end customer, in particular a fleet operator, can influence the optimization of the operating settings in a simple and transparent manner and change the specifications for this. For example, it is conceivable that a fleet operator notices that wear-related vehicle failures of certain drive train components are increasing. In response to this, the fleet operator could give greater weight to a corresponding target criterion that minimizes operational wear on the corresponding component of the drive train.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die vorstehend beschriebene Durchführung weiterer Simulationen und die Bestimmung der optimierten Betriebseinstellungen mittels und/oder unterstützt durch Methoden des maschinellen Lernens. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Künstliche Intelligenz, KI-basierte Verfahren, z. B. unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzes. Derartige Methoden sind besonders geeignet für die Verarbeitung großer Datenmengen. Der Einsatz derartiger Methoden erleichtert auch die Anwendung des Verfahrens zur möglichst automatisierten Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für eine Vielzahl von Fahrzeugen unter Verarbeitung großer Datenmengen, z. B. in Form der Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten.In a further embodiment, the above-described implementation of further simulations and the determination of the optimized operating settings are carried out using and/or supported by machine learning methods. These are preferably artificial intelligence, AI-based processes, e.g. B. using an artificial neural network. Such methods are particularly suitable for processing large amounts of data. The use of such methods also facilitates the application of the method for determining optimized operating settings for a large number of vehicles in the most automated possible way by processing large amounts of data, e.g. B. in the form of vehicle status data and vehicle environment data.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Durchführung weiterer Simulationen und die Bestimmung der optimierten Betriebseinstellungen für ausgewählte Betriebseinstellungen durchgeführt werden, die vorzugsweise mindestens einer Fahrzeugfunktion entsprechen. Die ausgewählten Betriebseinstellungen und/oder die mindestens eine Fahrzeugfunktion werden dabei durch eine Benutzereingabe und/oder durch Abfrage aus einer Datenbank ausgewählt. In der Datenbank ist vorzugsweise eine Kundenpräferenz zur Festlegung der zu optimierenden Auswahl an Betriebseinstellungen und/oder Fahrzeugfunktionen gespeichert. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass optimierte Betriebseinstellungen gezielt für bestimmte, z. B. von einem Kunden auswählbare Fahrzeugfunktion durchgeführt werden können. Lediglich beispielhaft kann eine solche Fahrzeugfunktion eine Kühlfunktion bzw. ein Kühlsystem des Antriebsstrangs sein. In diesem Fall werden somit nur Betriebseinstellungen optimiert, die die Kühlfunktion bzw. das Kühlsystem betreffen.In one embodiment of the invention, further simulations can be carried out and the optimized operating settings can be determined for selected operating settings, which preferably correspond to at least one vehicle function. The selected operating settings and/or the at least one vehicle function are selected by user input and/or by querying from a database. In the database is preferred a customer preference is stored to determine the selection of operating settings and/or vehicle functions to be optimized. An advantage of this embodiment is that optimized operating settings are targeted for specific, e.g. B. vehicle function selectable by a customer can be carried out. By way of example only, such a vehicle function can be a cooling function or a cooling system of the drive train. In this case, only operating settings that affect the cooling function or the cooling system are optimized.
Vorstehend wurde festgestellt, dass die Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten zur Simulation der Fahrt entlang der Fahrstrecke anhand eines hinterlegten Fahrzeugmodells verwendet werden. Das Fahrzeugmodell kann ein Längsdynamikmodell zur Abbildung der Fahrzeuglängsdynamik und/oder ein thermodynamisches Antriebsstrangmodell zur Abbildung thermischer Effekte umfassen. Derartige Fahrzeugmodelle sind fahrzeugspezifisch hinsichtlich der speziellen Antriebsstrangkonfiguration und aus dem Stand der Technik an sich in unterschiedlichen Ausführungen wohlbekannt und daher hier nicht näher beschrieben. Fahrzeughersteller verwenden üblicherweise derartige Fahrzeugmodelle, um im Rahmen der Fahrzeugentwicklung entsprechende Simulationen durchzuführen, wie es eingangs bereits erwähnt wurde.It was stated above that the vehicle condition data and vehicle environment data are used to simulate the journey along the route using a stored vehicle model. The vehicle model can include a longitudinal dynamics model to represent the vehicle's longitudinal dynamics and/or a thermodynamic powertrain model to represent thermal effects. Such vehicle models are vehicle-specific with regard to the special drive train configuration and are well known from the prior art in different versions and are therefore not described in more detail here. Vehicle manufacturers usually use such vehicle models to carry out corresponding simulations as part of vehicle development, as already mentioned at the beginning.
Die Fahrzeugumfelddaten umfassen vorzugsweise Ortsdaten und/oder GPS-Daten, d. h. Daten zum aktuellen Ort und/oder zur aktuellen Fahrstrecke, wie z. B. Höhe-/Gefälledaten der Fahrstrecke. Die Fahrzeugumfelddaten können ferner Wetterdaten, vorzugsweise Wetterdaten zur Umgebungstemperatur und/oder Windgeschwindigkeit umfassen, die während der Fahrt entlang der Fahrstrecke auftreten. Wetterdaten wie die Umgebungstemperatur beeinflussen beispielsweise die Schaltpunkte für eine optimierte Lüfterzuschaltung und/oder die optimale Geschwindigkeitswahl während einer Bergfahrt im Hinblick auf die Kühlleistung eines Antriebsstrangkühlsystems. Je genauer die Fahrzeugumfelddaten bekannt sind, desto zuverlässiger können die aktuellen Betriebseinstellungen simuliert und anschließend optimiert werden.The vehicle surroundings data preferably includes location data and/or GPS data, i.e. H. Data about the current location and/or the current route, such as: B. Elevation/slope data of the route. The vehicle surroundings data can further include weather data, preferably weather data on the ambient temperature and/or wind speed, which occur while driving along the route. Weather data such as the ambient temperature influences, for example, the switching points for optimized fan switching and/or the optimal speed selection during a mountain journey with regard to the cooling performance of a powertrain cooling system. The more precisely the vehicle environment data is known, the more reliably the current operating settings can be simulated and then optimized.
In einer Ausführungsform können die Betriebseinstellungen einen Verlauf, vorzugsweise einen gesteuerten oder geregelten Verlauf, mindestens einer Zustandsgröße mindestens einer Antriebsstrangkomponente umfassen. Die optimierten Betriebseinstellungen umfassen dabei einen hinsichtlich der festlegbaren Zielkriterien optimalen Verlauf, vorzugsweise optimale Steuerung oder Regelung, der mindestens einen Zustandsgröße.In one embodiment, the operating settings can include a course, preferably a controlled or regulated course, of at least one state variable of at least one drive train component. The optimized operating settings include an optimal course with regard to the definable target criteria, preferably optimal control or regulation, of the at least one state variable.
Die mindestens eine Zustandsgröße kann dabei zumindest eine der folgenden Zustandsgrö-ßen umfassen: eine Geschwindigkeitswahl des Fahrzeugs, eine Gangwahl, Schaltzeitpunkte und/oder Schaltdrehzahlen für ein automatisiertes Getriebe, einen Ladezustand eines Energiespeichers zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie in einem Hybrid- oder Elektroantriebsstrang, eine Kühlmitteltemperatur eines Primär- oder Sekundärkühlkreislaufs eines Antriebsstrangs, Ein- und Ausschaltzeitpunkte eines Lüfters zur Motorkühlung und/oder einer Pumpe eines Primär- oder Sekundärkühlkreislaufs des Antriebsstrangs, Schaltzeitpunkte für einen Retarder, Zuschaltzeitpunkte eines elektrischen Hilfsantriebs und eine Leistungsverteilung zwischen einer Sattelzugmaschine und einem Auflieger und/oder Anhänger. Die Optimierung der Betriebseinstellungen für diese Zustandsgrößen ermöglicht eine besonders vorteilhafte Optimierung des Antriebsstrangbetriebs.The at least one state variable can include at least one of the following state variables: a speed selection of the vehicle, a gear selection, switching times and / or switching speeds for an automated transmission, a charge state of an energy storage device for providing electrical drive energy in a hybrid or electric drive train, a coolant temperature a primary or secondary cooling circuit of a drive train, switch-on and switch-off times of a fan for engine cooling and/or a pump of a primary or secondary cooling circuit of the drive train, switching times for a retarder, connection times of an electric auxiliary drive and a power distribution between a tractor unit and a semi-trailer and/or Trailer. The optimization of the operating settings for these state variables enables a particularly advantageous optimization of the drive train operation.
In einer Ausführungsform umfasst die Variation der bestimmten aktuellen Betriebseinstellungen eine Variation von im Rahmen von Regel- und/oder Steuerungsprozessen automatisiert einstellbaren Betriebsparametern und/oder Zustandsgrößen der Antriebsstrangkomponenten. Die entsprechenden Regel- und/oder Steuerungsprozesse können somit optimiert werden. Eine Zustandsgröße meint in diesem Fall eine Größe, die den Zustand einer Antriebsstrangkomponente beschreibt. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine Kühlmitteltemperatur oder einen ausgewählten Gang handeln.In one embodiment, the variation of the specific current operating settings includes a variation of operating parameters and/or state variables of the drive train components that can be set automatically within the framework of regulation and/or control processes. The corresponding regulation and/or control processes can thus be optimized. In this case, a state variable means a variable that describes the state of a drive train component. This can be, for example, a coolant temperature or a selected gear.
Alternativ oder zusätzlich kann die Variation der bestimmten aktuellen Betriebseinstellungen zumindest eine der folgenden fahrzeugbedingten Modifikationsmöglichkeiten umfassen: einen Reifendurchmesser und ein Gesamtgewicht, vorzugsweise ein Zuggesamtgewicht eines als Sattelzugmaschine ausgeführten Nutzfahrzeugs. So kann beispielsweise im Rahmen der verfahrensgemäßen Optimierung erkannt werden, dass eine andere Bereifung für das Nutzfahrzeug vorteilhaft wäre, z. B. zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz oder Reduzierung des Reifenverschleißes.Alternatively or additionally, the variation of the specific current operating settings can include at least one of the following vehicle-related modification options: a tire diameter and a total weight, preferably a total train weight of a commercial vehicle designed as a tractor unit. For example, as part of the process optimization it can be recognized that different tires would be advantageous for the commercial vehicle, e.g. B. to improve fuel efficiency or reduce tire wear.
Alternativ oder zusätzlich kann die Durchführung weiterer Simulationen der Fahrt entlang der Fahrstrecke ferner eine Variation von zumindest einer der folgenden Umgebungsparameter umfassen: eine Umgebungstemperatur und Fahrbahnsteigung. Bei beiden Variationen handelt es sich um Parameter, die selbst nicht im Rahmen von Betriebseinstellungen eines Fahrzeugs beeinflusst werden können. Diese können jedoch die optimale Einstellung anderer Betriebseinstellungen der Antriebsstrangkomponenten beeinflussen, so dass auf diese Weise z. B. verbesserte Betriebseinstellungen des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und/oder Fahrbahnsteigung vorgenommen werden können.Alternatively or additionally, carrying out further simulations of the journey along the route may further include a variation of at least one of the following environmental parameters: an ambient temperature and road gradient. Both variations are parameters that cannot be influenced within the operating settings of a vehicle. However, these can influence the optimal setting of other operating settings of the drive train components, so that in this way e.g. B. improved operating settings of the vehicle depending on the ambient temperature ture and/or road gradient can be made.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das beschriebene Nutzfahrzeug eine Sattelzugmaschine mit einem Auflieger sein, wobei die Fahrzeugdaten vorzugsweise Ladungsdaten des Aufliegers umfassen. Vorzugsweise umfassen die Ladungsdaten Daten zum Gewicht und/oder Volumen der Ladung. Damit kann darauf eingegangen werden, dass sich optimale Betriebseinstellungen in Abhängigkeit von der Beladung ändern können. So kann beispielsweise für ein schwer beladenes Fahrzeug eine andere Gangwahl während einer Bergfahrt sinnvoll sein, als für ein Fahrzeug mit niedrigem Beladungsgewicht.According to a further aspect, the commercial vehicle described can be a tractor unit with a semi-trailer, wherein the vehicle data preferably includes load data of the semi-trailer. Preferably, the load data includes data on the weight and/or volume of the load. This allows for the fact that optimal operating settings can change depending on the load. For example, it may make sense to select a different gear when driving uphill for a heavily loaded vehicle than for a vehicle with a low load.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.The previously described preferred embodiments and features of the invention can be combined with one another in any way. Further details and advantages of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:
-
1 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Illustration eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Illustration eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung einer Datenkommunikation im Rahmen des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform; und -
4 eine schematische Darstellung einer Übermittlung von Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten im Rahmen des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
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1 a schematic flow diagram illustrating a method according to an embodiment of the invention; -
2 a schematic flow diagram to illustrate a method according to a further embodiment of the invention; -
3 a schematic representation of data communication as part of the method according to one embodiment; and -
4 a schematic representation of a transmission of vehicle status data and vehicle environment data as part of the method according to one embodiment.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und sind zum Teil nicht gesondert beschrieben.Identical or functionally equivalent elements are designated with the same reference numerals in all figures and some are not described separately.
Das Verfahren umfasst den Schritt S20 einer Erfassung und Übermittlung von sich während einer Fahrt entlang einer Fahrstrecke ergebenden Fahrzeugzustandsdaten 5 eines Nutzfahrzeugs und von Fahrzeugumfelddaten 6 an eine nutzfahrzeugexterne Recheneinheit. Diese Fahrzeugzustandsdaten 5 sind Daten, die den Zustand des Fahrzeugs während dieser Fahrt identifizieren und/oder charakterisieren. Hierbei können Werte für antriebsstrangspezifische Betriebsparameter erfasst werden, d. h. Betriebsdaten von Systemen und Komponenten erfasst werden, die zur Steuerung oder Regelung von Antriebsstrangkomponenten eingesetzt werden, z. B. Betriebsdaten eines Verbrennungsmotors, eines automatisierten Schaltgetriebes und dessen Schaltapplikation und/oder eines E-Motors (je nach Antriebsart des Fahrzeugs), Betriebsdaten zum Kühlsystem der Antriebsstrangkomponenten, zu einem Retarder und einer Leistungsverteilung zwischen Sattelzugmaschine und Auflieger/Anhänger. Lediglich beispielhaft können die Fahrzeugzustandsdaten 5 die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit und bei verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen, der Gangschaltverlauf entlang der Fahrstrecke, Betriebsdaten zum Kühlsystem der Antriebsstrangkomponenten, z. B. Kühlmitteltemperaturen, sowie Daten zum Energieverbrauch einzelner Antriebsstrangkomponenten umfassen.The method includes the step S20 of recording and transmitting
Derartige Fahrzeugzustandsdaten 5 können vom Nutzfahrzeug 3 entlang der Fahrstecke 4 in an sich bekannter mittels der im Nutzfahrzeug verbauten Steuergeräte und Sensorik gesammelt werden. Anhand der ermittelten Fahrzeugzustandsdaten kann detailliert der Fahrzeugzustand während der Fahrt entlang der Fahrstrecke 4 nachvollzogen werden.Such
Die gesammelten Fahrzeugumfelddaten 6 geben an, wo und unter welchen Umgebungsbedingungen (Außentemperatur etc.) die Fahrt entlang der Fahrstrecke 4 stattgefunden hat. Die Fahrzeugumfelddaten 6 umfassen vorzugsweise Ortsdaten und/oder GPS-Daten, d. h. Daten zum aktuellen Ort und/oder zur aktuellen Fahrstrecke 4, wie z. B. Höhe-/Gefälledaten oder Geschwindigkeitsbegrenzungen der Fahrstrecke 4. Die Fahrzeugumfelddaten können ferner Wetterdaten, vorzugsweise Wetterdaten zur Umgebungstemperatur, zur Jahreszeit und/oder Windgeschwindigkeit umfassen, die während der Fahrt entlang der Fahrstrecke auftreten, oder sich hieraus ergebende Daten zum Rollwiderstand des Fahrzeugs. Die Fahrzeugumfelddaten zur Fahrstrecke selbst können aus dem Fahrzeugnavigationssystem erhalten werden, Umfelddaten zur Umgebung, wie Wetterdaten, können aus einer Wetterdatenbank abgefragt werden und/oder mittels entsprechender Umfeldsensorik des Fahrzeugs erfasst werden.The collected
Welche Fahrzeugzustandsdaten 5 und Fahrzeugumfelddaten 6 hierbei erfasst und übermittelt werden, hängt unter anderen von der spezifischen Antriebstrangkonfiguration des Fahrzeugs ab, ferner davon, für welche Antriebsstrangkomponente(n) 2 die Betriebseinstellungen optimiert werden sollen, sowie von der speziellen Ausführung der Optimierungsberechnung, d. h., welche Daten hierfür benötigt werden.Which
Die vom Nutzfahrzeug 3 ermittelten Fahrzeugzustandsdaten 5 und Fahrzeugumfelddaten 6 werden drahtlos 9 an eine nutzfahrzeugexterne Recheneinheit 7 ermittelt, z. B. mittels einer Datenkommunikationseinheit des Nutzfahrzeugs 3, die hierfür z. B. eine Mobilfunkdatenverbindung nutzen kann. Die nutzfahrzeugexterne Recheneinheit kann ein leistungsstarker Rechner (Zentralrechner) 7 des Nutzfahrzeugherstellers sein (vgl.
Der Rechner 7 verwendet die übermittelten Fahrzeugzustandsdaten 5 und Fahrzeugumfelddaten 6 um rechnergestützt die Fahrt entlang der Fahrstrecke anhand eines hinterlegten Fahrzeugmodells 8 zu simulieren, d. h. durch Simulation nachzuvollziehen (Schritt S40). Mittels dieser Simulation können die aktuellen Betriebseinstellungen für die Antriebsstrangkomponenten des Nutzfahrzeugs bestimmt werden (sofern noch nicht bekannt). Ferner können die aktuellen Betriebseinstellungen hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien bewertet werden.The
Anschließend werden weitere Simulationen der Fahrt entlang der Fahrstrecke durch die Recheneinheit anhand des hinterlegten Fahrzeugmodells durchgeführt (Schritt S60). Für diese Simulationen werden die aktuellen Betriebseinstellungen jedoch verändert (variiert). Es folgt der Schritt S80 einer Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten 2 des Nutzfahrzeugs basierend auf einer Bewertung der durchgeführten Simulationen hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien.Subsequently, further simulations of the journey along the route are carried out by the computing unit based on the stored vehicle model (step S60). However, for these simulations the current operating settings are changed (varied). This is followed by step S80 of determining optimized operating settings for
Die Bewertung der Simulationen umfasst eine Bewertung der variierten Betriebseinstellungen, vorzugsweise auch im Vergleich untereinander und zu den aktuellen Betriebseinstellungen, um auf diese Weise diejenigen Betriebseinstellungen auszuwählen, die im Hinblick auf die Zielkriterien optimal sind. Auch dieser Schritt wird durch die Recheneinheit 7 durchgeführt. Mit anderen Worten werden ausgehend von den aktuellen Betriebseinstellungen diese verändert, um hiermit weitere Simulationen durchzuführen, die dann bewertet werden können, um auf diese Weise optimale oder zumindest verbesserte Betriebseinstellungen für das Nutzfahrzeug bestimmen zu können. Als Ergebnis können sich beispielsweise veränderte Grenztemperaturen zur Steuerung von Komponenten des Antriebsstrangkühlsystems ergeben, oder veränderte Schaltdrehzahlen für ein automatisiertes Schaltgetriebe.The evaluation of the simulations includes an evaluation of the varied operating settings, preferably also in comparison with one another and with the current operating settings, in order to select those operating settings that are optimal with regard to the target criteria. This step is also carried out by the
Je nachdem welche Betriebseinstellungen, d. h., für welche Komponente oder für welches Teilsystem des Antriebsstrangs, bestimmt und/oder bewertet werden sollen, ist zweckmäßig ein hierfür geeignetes Fahrzeug(teil)modell und die hierfür benötigten Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten zu verwenden. Lediglich beispielhaft kann für die Betriebseinstellungen des Kühlsystems des Nutzfahrzeugs in an sich bekannter Weise ein thermodynamisches Antriebsstrangmodell zur Abbildung thermischer Effekte als Fahrzeugmodell verwendet werden und als Fahrzeugzustandsdaten Daten wie die Temperatur und der Druck im Kühlkreislauf etc. und als Fahrzeugumfelddaten diesbzgl. umgebungsbedingte Einflussparameter wie die Umgebungstemperatur verwendet werden.Depending on which operating settings, i.e. That is, for which component or subsystem of the drive train is to be determined and/or evaluated, it is advisable to use a vehicle (partial) model suitable for this purpose and the vehicle condition data and vehicle environment data required for this purpose. Merely as an example, a thermodynamic drive train model can be used in a manner known per se for the operating settings of the cooling system of the commercial vehicle to represent thermal effects as a vehicle model and data such as the temperature and pressure in the cooling circuit etc. can be used as vehicle condition data and this can be used as vehicle environment data. Environmental influencing parameters such as the ambient temperature are used.
Hierbei ist es vorteilhaft, die Simulationen und die Bestimmung der optimierten Betriebseinstellungen mittels und/oder unterstützt durch Methoden des maschinellen Lernens durchzuführen. Aufgrund der großen zu verarbeitenden Datenmengen und komplexen Modelle ist es vorteilhaft, hier auf Künstliche Intelligenz, KI-basierte Verfahren unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzes zurückzugreifen.It is advantageous to carry out the simulations and the determination of the optimized operating settings using and/or supported by machine learning methods. Due to the large amounts of data to be processed and complex models, it is advantageous to use artificial intelligence, AI-based methods using an artificial neural network.
Für die Simulationen der Schritte S40 und S60 und die Bewertung der Simulationen in Schritt S80 können an sich bekannte Fahrzeugmodelle 8 verwendet werden, die ein Längsdynamikmodell zur Abbildung der Fahrzeuglängsdynamik und ein thermodynamisches Antriebsstrangmodell zur Abbildung thermischer Effekte umfassen. Die Simulation des Fahrzeugverhaltens unter Verwendung solcher Modelle im Rahmen der Fahrzeugentwicklung ist an sich aus der Praxis bekannt. Hierfür können auch kommerzielle Softwarepakete zur multiphysikalischen Modellierung des Antriebsstrangs verwendet werden, wie z. B. Matlab® und Simulink® von MathWorks und GT-SUITE® von Gamma-Technologies. Derartige kommerzielle Softwarepakete für die Fahrzeugentwicklung enthalten mittlerweile auch sog. Künstliche Intelligenz, Kl-Module, die eine entsprechende KI-basierte Simulationen unter Verwendung von Fahrzeugmodellen unterstützen. Als Trainingsdaten können zunächst die Fahrzeugumfelddaten und Fahrzeugzustandsdaten verwendet werden, die bei Testfahrten des Nutzfahrzeugs im Rahmen von dessen Entwicklung gewonnen wurden. Mit der Zeit können jedoch die durch die Anwendung des Verfahrens fortlaufend hinzukommenden, neuen Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeugumfelddaten verwendet werden, um mit diesen Daten das KI-basierte Verfahren und/oder das verwendete künstliche neuronale Netz etc. fortlaufend zu trainieren.For the simulations of steps S40 and S60 and the evaluation of the simulations in step S80, known
Für eine mögliche Umsetzung wird lediglich beispielhaft ferner verwiesen auf die Veröffentlichung: „Ein multiphysikalisches Simulationsmodell zur Bewertung von Antriebs- und Wärmemanagementkonzepten im Kraftfahrzeug“, Christian Haupt, Technische Universität München, veröffentlicht unter: http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20130307-1114641-0-4. Die Veröffentlichung beschreibt einerseits ein mögliches Fahrzeugmodell zur Modellierung der Fahrzeuglängsdynamik und zur Modellierung der thermischen Prozesse des Antriebsstrangs, die einen signifikanten Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch aufweisen. Die Veröffentlichung beschreibt ferner die Bestimmung von Betriebseinstellungen von Antriebsstrangkomponenten, unterstützt durch eine KI-basierte Simulierung und Bewertung unter Verwendung künstlicher neuronaler Netze. Ferner nennt die Veröffentlichung beispielhaft kommerzielle Softwarepakete, die geeignet sind, um auf Basis eines Fahrzeugmodells entsprechende Simulationen für Betriebseinstellungen von Antriebsstrangkomponenten durchzuführen und diese KI-basiert zu bewerten. Die Durchführung der Schritte S40 bis S80 kann optional basierend auf dem Fahrzeugmodell dieser Veröffentlichung und unter Zuhilfenahme der dort beschriebenen Simulationen und Softwarepakete umgesetzt werden. Die diesbzgl. Aspekte dieser Veröffentlichung werden hiermit unter Bezugnahme mit aufgenommen.For a possible implementation, reference is also made to the publication: “A multi-physical simulation model for the evaluation of drive and thermal management concepts in motor vehicles”, published by Christian Haupt, Technical University of Munich, as an example at: http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20130307-1114641-0-4. On the one hand, the publication describes a possible vehicle model for modeling the vehicle's longitudinal dynamics and for modeling the thermal processes of the drive train, which have a significant influence on fuel consumption. The publication further describes the determination of operating settings of powertrain components, supported by AI-based simulation and evaluation using artificial neural networks. The publication also gives examples of commercial software packages that are suitable for carrying out corresponding simulations for the operating settings of drive train components based on a vehicle model and for evaluating these on an AI-based basis. The execution of steps S40 to S80 can optionally be implemented based on the vehicle model of this publication and with the help of the simulations and software packages described there. The relevant Aspects of this publication are hereby incorporated by reference.
Vorstehend wurde festgestellt, dass in Schritt S80 eine Bestimmung optimierter Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten des Nutzfahrzeugs basierend auf einer Bewertung der durchgeführten Simulationen hinsichtlich festlegbarer Zielkriterien erfolgt. Die Zielkriterien umfassen mehrere der folgenden Zielkriterien: eine Fahrzeit, einen Energie- und/oder Kraftstoffverbrauch, einen betriebsbedingten Verschleiß mindestens einer Komponente des Antriebsstrangs und ggf. weitere Zielkriterien. Die Zielkriterien werden mittels einer festlegbaren Gewichtung zu mindestens einer multikriteriellen Zielfunktion verknüpft. Die Optimierung der Betriebseinstellungen von Antriebsstrangkomponenten wird dabei als ein mehrdimensionales Optimierungsproblem verstanden, das durch eine derartige Zielfunktion beschrieben wird. Hierbei werden Teilkostenfunktionen korrespondierend zu den einzelnen Zielkriterien zu einer Gesamtkostenfunktion (Gütefunktional) mittels einer Summierung kombiniert.It was stated above that in step S80, optimized operating settings for drive train components of the commercial vehicle are determined based on an evaluation of the simulations carried out with regard to definable target criteria. The target criteria include several of the following target criteria: a driving time, energy and/or fuel consumption, operational wear of at least one component of the drive train and possibly further target criteria. The target criteria are linked to at least one multi-criteria target function using a definable weighting. The optimization of the operating settings of drive train components is understood as a multi-dimensional optimization problem that is described by such a target function. Here, partial cost functions corresponding to the individual target criteria are combined to form an overall cost function (quality functional) using summation.
Mittels dieser Gesamtkostenfunktion bzw. dem Gütefunktional können nun die einzelnen Simulationen, denen jeweils unterschiedliche Betriebseinstellungen zugrunde liegen, bewertet werden. Als Ergebnis können diejenigen variierten Betriebseinstellungen erhalten werden, die diesbzgl. optimal sind. Diese können dann als optimierte Betriebseinstellungen festgelegt werden. Die Zielkriterien, Gewichtungen von Zielkriterien, und die multikriterielle Zielfunktionen können in der Recheneinheit 7 oder in einer Datenbank 12 hinterlegt sein, auf die die Recheneinheit 7 zugreifen kann. Ferner können Kundenpräferenzen zur Festlegung der Zielkriterien und/oder deren Gewichtung sowie Präferenzen zur Auswahl von Zielfunktionen und zu optimierenden Fahrzeugfunktionen in der Datenbank 12 gespeichert sein.Using this total cost function or the quality functional, the individual simulations, which are based on different operating settings, can now be evaluated. As a result, those varied operating settings can be obtained that are optimal. These can then be set as optimized operating settings. The target criteria, weightings of target criteria, and the multi-criteria target functions can be stored in the
Im Rahmen der Schritte S40 bis S80 können optimierungsfähige, sowie auch unplausible oder fehlerhafte Applikationsvorgänge im Fahrzeug erkannt werden. Diese sind zum Beispiel kurzfristige Retarderzuschaltungen, kurze Lüfterzuschaltungen, unplausible Schaltungen oder Schaltpendel. Anhand von vorher festgelegten Schwellenwerten wie z. B. Dauer der Zuschaltung oder Anzahl von Schaltungen in einem definierten Zeitraum kann festgestellt werden, dass ein verbesserungsfähiger Zustand vorliegt.As part of steps S40 to S80, application processes in the vehicle that can be optimized as well as implausible or incorrect ones can be identified. These are, for example, short-term retarder activations, short fan activations, implausible switching or switching pendulums. Based on predetermined threshold values such as: B. Duration of connection or number of connections in a defined period of time can be determined that there is a condition that can be improved.
Anschließend können diese optimierten Betriebseinstellungen 1 an das Nutzfahrzeug 3 zurückübertragen werden (Schritt S100), um dort die Betriebseinstellungen entsprechend den optimierten Betriebseinstellungen anzupassen. Die Übermittlung kann direkt drahtlos („over-the-air“) an das im Betrieb befindliche Nutzfahrzeug 3 oder erst verzögert bei einem zukünftigen Werkstattaufenthalt erfolgen. Es besteht alternativ auch die Möglichkeit, die optimierten Betriebseinstellungen an einen Flottenbetreiber 10 des Nutzfahrzeugs 3 zu übermitteln, der dann die optimierte Betriebseinstellung an das Nutzfahrzeug 3 überspielt.These optimized
Eine Besonderheit dieser Ausführungsvariante ist, dass ein Endkunde des Nutzfahrzeugs, insbesondere ein Flottenbetreiber, in die Optimierung der Betriebseinstellungen einbezogen werden kann.A special feature of this embodiment variant is that an end customer of the commercial vehicle, in particular a fleet operator, can be included in the optimization of the operating settings.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Bestimmung S80 der optimierten Betriebseinstellungen zunächst, dass in Schritt S82 eine Auswahl mehrerer Optionen für optimierte Betriebseinstellungen 1 basierend auf unterschiedlichen Variationen der Betriebseinstellungen erfolgt.According to this embodiment, the determination S80 of the optimized operating settings first includes selecting a plurality of options for optimized
Die mehreren Optionen können z. B. in Form unterschiedlicher Fahrszenarien bereitgestellt werden. Die mehreren Fahrszenarien können lediglich beispielhaft ein erstes Fahrszenario („verbrauchsoptimierter Fahrbetrieb“) umfassen, dass von allen Fahrszenarien am stärksten hinsichtlich Energieverbrauchseffizienz, z. B. Kraftstoffeffizienz, optimiert ist. D. h., dieses erste Fahrszenario entspricht Betriebseinstellungen für Antriebsstrangkomponenten, die einen möglichst geringen Energieverbrauch, z. B. Kraftstoffverbrauch, des Nutzfahrzeugs ermöglichen. Die mehreren Fahrszenarien können ferner z. B. ein zweites Fahrszenario („zeitoptimierter Fahrbetrieb“) umfassen, dass am stärksten hinsichtlich möglichst kurzer Fahrzeit und/oder möglichst hoher durchschnittlicher Fahrgeschwindigkeit optimiert ist (und weniger stark auf Kraftstoffeffizienz optimiert ist). D. h., dieses zweite Fahrszenario entspricht Betriebseinstellungen, die einen möglichst schnellen Fahrbetrieb ermöglichen, auch wenn dies zu Lasten der Kraftstoffeffizienz geht.The several options can e.g. B. can be provided in the form of different driving scenarios. The several driving scenarios can only include, by way of example, a first driving scenario (“consumption-optimized driving”), which of all driving scenarios has the highest level of energy consumption efficiency, e.g. B. fuel efficiency is optimized. This means that this first driving scenario corresponds to operating settings for drive train components that ensure the lowest possible energy consumption, e.g. B. fuel consumption of the commercial vehicle. The several driving scenarios can also, for. B. a second driving scenario (“time-optimized driving scenario”) drive") include that is most optimized for the shortest possible driving time and/or the highest possible average driving speed (and is less optimized for fuel efficiency). This means that this second driving scenario corresponds to operating settings that enable the fastest possible driving, even if this comes at the expense of fuel efficiency.
Die Auswahl der Optionen bzw. Fahrszenarien kann beispielsweise durch den Rechner 7 erfolgen, in dem für jede der Optionen bzw. für jedes Fahrszenario eine unterschiedliche Gesamtkostenfunktion zur Bewertung der Simulationen und variierten Betriebseinstellungen verwendet wird. Für das erste Fahrszenario („verbrauchsoptimierter Fahrbetrieb“) ist der Energieverbrauch als Zielkriterium besonders stark im Vergleich zu anderen Zielkriterien gewichtet, während für das zweite Fahrszenario („zeitoptimierter Fahrbetrieb“) eine Fahrzeit als Zielkriterium besonders stark im Vergleich zu anderen Zielkriterien gewichtet ist.The options or driving scenarios can be selected, for example, by the
Im Schritt S84 können dann die Informationen 11 betreffend die ausgewählten mehreren Optionen, zusammen mit einer Entscheidungsmöglichkeit an einen das Nutzfahrzeug 3 betreibenden Flottenbetreiber 10 zur Auswahl einer vom Flottenbetreiber 10 präferierten Option für optimierte Betriebseinstellungen 1 bereitgestellt werden. Diese kann sich dann für eine der Optionen entscheiden und dies auswählen.In step S84, the
Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Betreiber von Nutzfahrzeugen somit ein für ihn vorteilhaftes Fahrszenario oder allgemein eine für ihn vorteilhafte Option für optimierte Betriebseinstellungen auswählen. Für eine erste Fahrzeugflotte, deren Betriebskosten möglichst niedrig ausfallen sollen, kann das erste Fahrszenario vorteilhaft sein, während für eine zweite Fahrzeugflotte, die für schnelle Warenlieferungen genutzt wird, dagegen das zweite Fahrszenario vorteilhaft sein kann. Je nach präferierter Option ergeben sich bei der Bestimmung der optimierten Betriebseinstellungen eine eher verbrauchsoptimierte oder eher zeitoptimierte Fahrweise des Nutzfahrzeugs, z. B. durch unterschiedliche Schaltapplikationen bei einem automatisierten Getriebe oder einem unterschiedlichen Beschleunigungsverhalten bei einem Betriebsmodus mit einer automatisierten Längsführung des Fahrzeugs.According to this embodiment, an operator of commercial vehicles can thus select a driving scenario that is advantageous for him or, in general, an option for optimized operating settings that is advantageous for him. The first driving scenario can be advantageous for a first fleet of vehicles whose operating costs should be as low as possible, while the second driving scenario can be advantageous for a second fleet of vehicles that is used for quick delivery of goods. Depending on the preferred option, determining the optimized operating settings results in a more fuel-optimized or time-optimized driving style of the commercial vehicle, e.g. B. through different switching applications in an automated transmission or different acceleration behavior in an operating mode with automated longitudinal guidance of the vehicle.
Die vom Flottenbetreiber 10 mittels der Entscheidungsmöglichkeit 11 ausgewählten präferierten Option zur Bestimmung der optimierten Betriebseinstellungen 1 kann dann wieder zurück zum Rechner 7 übermittelt und von diesem empfangen werden.The preferred option for determining the optimized
Die Bereitstellung von Informationen betreffend die ausgewählten mehreren Optionen zusammen mit einer Entscheidungsmöglichkeit an einen das Nutzfahrzeug betreibenden Flottenbetreiber kann über eine Webseite, ein Applikationsprogramm („App“) oder dergleichen erfolgen, um auf diese Weise dem Flottenbetreiber über die auswählbaren Optionen zu informieren. Hierzu können Informationen zu den Optionen bereitgestellt werden, um diese zu erläutern, z. B. wie sich diese hinsichtlich Kraftstoffeffizienz, durchschnittliche Zeitersparnis pro Strecke etc. unterscheiden. Die Entscheidungsmöglichkeit kann dadurch realisiert werden, dass eine der Optionen vom Flottenbetreiber auswählbar ist, z. B. über ein angezeigtes Auswahlmenü anklickbar ist. Das Ergebnis dieser Benutzereingabe 13 wird an die Recheneinheit 7 übermittelt, um auf Basis der ausgewählten Option die optimierten Betriebseinstellungen festzulegen, die an das Nutzfahrzeug übermittelt werden.The provision of information regarding the selected several options together with a decision-making option to a fleet operator operating the commercial vehicle can take place via a website, an application program (“app”) or the like in order to inform the fleet operator about the selectable options. For this purpose, information about the options can be provided to explain them, e.g. E.g. how these differ in terms of fuel efficiency, average time savings per route, etc. The decision option can be realized in that one of the options can be selected by the fleet operator, e.g. B. can be clicked via a displayed selection menu. The result of this
Auf
Hierzu erfolgt in Schritt S102 eine Ermittlung von Nutzfahrzeugen 3 innerhalb einer Flotte von Nutzfahrzeugen, die eine identische oder zumindest ähnliche Antriebsstrangkonfiguration aufweisen. Beispielsweise kann anhand der optimierten Betriebseinstellung bzw. der sich hieraus ergebenden geänderten Parameter geprüft werden, inwieweit die Optimierung auf Fahrzeuge mit ähnlicher Konfiguration übertragen werden kann, z. B. weil diese mit der gleichen oder einer ähnlichen Antriebsstrangkonfiguration ausgestattet sind, bei denen die geänderten Parameter ebenfalls anwendbar sind. Anschließend erfolgt eine Übermittlung S104 der optimierten Betriebseinstellungen 1 an die so ermittelten Nutzfahrzeuge 3 der Flotte. Die Übermittlung kann möglichst zeitnah drahtlos „over the air“ direkt an die entsprechenden Nutzfahrzeuge erfolgen oder falls Fahrzeuge nicht „over the air“ erreichbar sind, auch zeitverzögert, sobald wieder eine Datenverbindung möglich ist oder beim nächsten Werkstattaufenthalt. Bei geänderten Betriebseinstellungen, die als sicherheitskritisch eingestuft werden, sollte generell der schnellstmögliche Datentransfer sichergestellt werden.For this purpose, in step S102,
Hierbei ist möglich, dass die optimierten Betriebseinstellungen zuerst an den Flottenbetreiber übermittelt werden und dieser dann die optimierten Betriebseinstellungen auf die entsprechenden Fahrzeuge seiner Flotte aufspielen lässt. Entsprechend ermöglicht diese Technik einem Flottenbetreiber, Betriebseinstellungen für ganze Teile seiner Fahrzeugflotte schnell zu optimieren.It is possible that the optimized operating settings are first transmitted to the fleet operator and then the optimized ones Operating settings can be uploaded to the corresponding vehicles in his fleet. Accordingly, this technology enables a fleet operator to quickly optimize operating settings for entire parts of their vehicle fleet.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Auch wenn das Verfahren insbesondere für den hervorgehobenen Fall eines Nutzfahrzeugs beschrieben wurde, ist das Verfahren auch allgemein zur Bestimmung optimierter Betriebseinstellung eines Kraftfahrzeugs anwendbar und soll diesbzgl. auch als offenbart gelten. Insofern Beispiele von Flottenbetreibern von Nutzfahrzeugen beschrieben ist, sollen diese Bespiele auch für Betreiber von Kraftfahrzeugflotten gelten. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted without departing from the scope of the invention. Even if the method was described in particular for the highlighted case of a commercial vehicle, the method is also generally applicable to determining the optimized operating setting of a motor vehicle and should be used in this regard. also considered revealed. Insofar as examples of fleet operators of commercial vehicles are described, these examples should also apply to operators of motor vehicle fleets. Accordingly, the invention is not intended to be limited to the embodiments disclosed, but is intended to include all embodiments that fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims, regardless of the claims referred to.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Optimierte BetriebseinstellungenOptimized operating settings
- 22
- AntriebsstrangkomponentenPowertrain components
- 33
- NutzfahrzeugCommercial vehicle
- 44
- FahrstreckeDriving distance
- 55
- FahrzeugzustandsdatenVehicle health data
- 66
- FahrzeugumfelddatenVehicle environment data
- 77
- Nutzfahrzeugexterne RecheneinheitComputing unit external to the commercial vehicle
- 88th
- Hinterlegtes FahrzeugmodellStored vehicle model
- 99
- Drahtlos-DatenübertragungWireless data transmission
- 1010
- FlottenbetreiberFleet operator
- 1111
- Informationen und EntscheidungsmöglichkeitInformation and decision-making ability
- 1212
- DatenbankDatabase
- 1313
- BenutzereingabeUser input
Claims (14)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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---|---|
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Citations (2)
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-
2022
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2023
- 2023-03-03 WO PCT/EP2023/055388 patent/WO2023169936A1/en unknown
Patent Citations (2)
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HAUPT, Christian (Autor); Technische Universität München (Hrsg.): Ein multiphysikalisches Simulationsmodell zur Bewertung von Antriebs- und Wärmemanagementkonzepten im Kraftfahrzeug. München : 2013. S. 1-153. URL: https://mediatum.ub.tum.de/doc/1114641/1114641.pdf [abgerufen am 2022-05-30]. - Dissertation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2023169936A1 (en) | 2023-09-14 |
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Legal Events
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